GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA NGB_AJ008_1 Műszaki menedzser (BSc) szak, Mechatronikai mérnöki (BSc) szak Gyártási folyamatok automatizálása NC,CNC technológia, rugalmas gyártócellák, gyártórendszerek 6. előadás Összeállította: Dr. Pintér József 2015.

Gyártási folyamatok automatizálása NC, CNC -technika – alapfogalmak NC, CNC -technika fejlődéstörténete NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának területei, előnyök, hátrányok Gyártócellák, gyártórendszerek

NC-TECHNIKA - ALAPFOGALMAK NC (numerical control, számjegyes vezérlés) CNC (computer numerical control, számítógépes számjegyes vezérlés) Fontosabb jellemzők: Információk tárolása, szerszámgéppel történő közlése számjegyes (numerikus) formában Önálló méret-meghatározó készség; az útmérő rendszer a SZERSZÁM és a MUNKADARAB relatív helyzetéről információt ad. Rugalmas programozhatóság; a működtető program tetszőlegesen cserélhető, módosítható, tárolható. Gyártási folyamatok automatizálása

NC-TECHNIKA FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE I. 1808. J.M. Jacquard: szövőszék  lyukkártya 1863. M. Fourneaux: autom. zongora  papír adathordozó + segédfunkció C.E. Shannon: számítás és adatátvitel bináris formában. BOOLE algebra  végrehajtás elektronikus kapcsolókkal 1946. J.W. Mauchly és J.P. Eckert: első digitális számítógép

NC-TECHNIKA FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE II. 1949-52. J. Persons és M.I.T. (Massaachusetts Technológiai Intézet):  első számjegyvezérlésű szerszámgép (függőleges orsójú marógép), elektroncsöves (3D-s lineáris interpoláció), adatok binárisan kódolt lyukszalagon. 1954. BENDIX: első iparilag gyártott NC (elektrcsöv.) 1958. APT (Automatically-Programmed Tools = Automatikusan progr. szerszámok)

NC-TECHNIKA FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE III. 1959. NC Európában (Hannoveri Vásáron) 1960. Tranzisztor megjelenése a vezérlésben Automatikus szerszámcserélő 1968. Integrált áramkörök (IC-k) a vezérlésben 1969. DNC (direkt NC) 1970. Automatikus MDB-cseréhez palettacserélő 1972. SNC (tárolós NC) és CNC (Computer NC) 1975. Automatikus szerszámkorrekció Gyártási folyamatok automatizálása

NC-TECHNIKA FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE IV. 1976. Mikroprocesszorok a CNC-ben 1978. Felügyeletnélküli gyártórendszer 1979. CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing = számítógéppel segített tervezés/gyártás) ipari alkalmazása 1982/83. Transzfersorok  rugalmas gyártócellák (FMC), rugalmas gyártósorok (FMS) 1964. első magyar NC-marógép (BNV-n)

NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának területei : Új gyártmányok, prototípusok, egyedi, vagy kísérleti berendezések nullszériák gyártására; jelentősen csökken a termék gyártásátfutási ideje A sorozatgyártás területén bárhol A termelés bővítése Bonyolult, térbeli alkatrészek (szoborfelületek, süllyesztékek, stb.) megmunkálása

NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei : Nagy pontosság, állandó minőség, Termelékenység, műveletkoncentráció növekedése, Készülék, speciális szerszám megtakarítás, Átfutási idő csökkenése, Technológiai fegyelem javulása, Szériák átállási idejének csökkenése,

NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei (folytatás): Rugalmasabb gyártás, Csökkenő helyszükséglet, Minőségjavulás, Létszám- és szakmunkás megtakarítás, Ösztönző hatás az üzemszervezés tökéletesítésére, Raktár terület megtakarítás, Gyorsabb, olcsóbb konstrukciós változtatás, stb.

NC szerszámgépek alkalmazásának hátrányai: NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei NC szerszámgépek alkalmazásának hátrányai: Magas beszerzési költség, Jelentős járulékos költségek, Növekedett személyi feltételek, Fokozott igény az elő- gyártmánnyal szemben, Növekedett karbantartási igények, stb. Példa: Komplex megmunkálás

Munkadarab bonyolultsága NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei Munkadarab bonyolultsága NC-gépek Célgépek, gépsorok Mechanikus automaták Egyetemes gépek Sorozatnagyság Db/sorozat Gyártási folyamatok automatizálása

A számjegyvezérlés elve Neuman János alapgondolata: Az adatokat és a parancsokat (azaz: hogy mit kell tenni az adatokkal) számok segítségével, számjegyes formában lehet rögzíteni és tárolni Műveletek  műveletelemek (pl. adott irányú tengelymozgás, főorsó állj, főorsó forgás óramutató járásával megegyezően, szerszámváltás, stb.)

A számjegyvezérlés elve II. Az utasításokat betűk és számok előírás szerinti (kódolt) kombinációjával lehet megadni  ezek a címzéses kódok pl. N010 X20 Y10 Z-5 F250 S500 T04 M03 cím: S  főorsó fordulatszám adat: 500  pl. n = 500 ford/min Gyártási folyamatok automatizálása

A műveletelemhez rendelt szám, a parancs A számjegyvezérlés elve A számjegyvezérlés elve III. Műveletelem A műveletelemhez rendelt szám, a parancs A parancs kódja Szánmozgatás hosszirányban a tokmánytól el (esztergán) Szerszámtár forgatása (szerszámváltás) Fordulatszámváltás 90 770 500 Z M S

NC vezérlő elvi felépítése (struktúrája) Adathordozók: (Információhordozók) lyukszalag, mágnesszalag, lemez, elektronikus adattároló.

NC-szerszámgépek koordinátatengelyei NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei NC-szerszámgépek koordinátatengelyei NC vezérlők,  kezelőpanelek

NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei MUNKADARAB PROGRAMOK

NC, CNC szerszámgépek alkalmazásának előnyei 4 tengelyes marógép és esztergagép

Jellegzetes mozgástípusok Szakaszvezérlés Pontvezérlés

Jellegzetes mozgástípusok Pályavezérlés 2,5 D Pályavezérlés 2D Pályavezérlés 3 D

Jellegzetes mozgástípusok

Szabad, térbeli felületek marása CNC szerszámgépen Jellegzetes mozgástípusok Jellegzetes mozgástípusok Szabad, térbeli felületek marása CNC szerszámgépen Gömbvégű maró 5D-s marás n Ujjmaró 3D-s marás Pályavezérlés 3 D és 5D

Megmunkáló program _ Marás (Vezérlés: SIEMENS 840D) Megmunkáló program példa Megmunkáló program _ Marás (Vezérlés: SIEMENS 840D) Alkatrészrajz

Megmunkáló program _ Marás (Vezérlés: SIEMENS 840D) Megmunkáló program példa Megmunkáló program _ Marás (Vezérlés: SIEMENS 840D) N05 G50 F450 S8 T101 M3 M41 M94 X-70 Z-3 N10 G1 X-50 Y45 N15 G1 X-11.66 B4 N20 G3 X11.66 Y45 R-19 B4 N25 G1 X45 B9 N30 G1 Y-30 B-5 N35 G1 X15 Y-45 B6 N40 G3 X-15 Y-45 R15 B6 N45 G1 X-45 Y-30 B-5 N50 G1 Y45 B9 N55 G1 Xi15 N60 G41 X-70 Y70 Z60 P2

Gyártócella fogalma I. Gyártócellák Rugalmas gyártócella (Flexible Manufacturing Cell, FMC) A rugalmas (forgácsoló) gyártócella egy szervezési egység, amely állhat egy vagy több forgácsoló szerszámgépegységből, Mukadarabcsaládok elemeit munkálja meg, Kiegészítő funkciók; munkadarab- és szerszám ellátás,mérési és felügyeleti funkciók automatizáltak, Felügyelet (kezelő személyzet) nélküli , vagy csökkentett létszámmal történő üzemelés a második és a harmadik műszakban (akár vasárnap)

Gyártócella fogalma II. Gyártócellák Gyártócella fogalma II. A gyártási feladat változása nem mindig igényel felszerszámozást, gépelőkészítést, elegendő a megmunkálási program megváltoztatása, A gyártócellák felépítése függ a munkadarab jellegétől: a szekrényes alkatrészeket palettákon mozgatják a forgástest alakú alkatrészek mozgatására leggyakrabban ipari robotokat (síkportál, illetve térportál) használnak. A robot végezhet szerszám-, vagy munkadarab-befogó készülék cserét is.

Megmunkálóközpontok jellemzői: Különböző műveletek egy felfogásban történő elvégzése, a munkadarab készremunkálása Műveletek: fúrás, marás, dörzsölés, menetvágás, stb. CNC vezérlés Automatikus szerszámcsere, Osztó, forgó asztal, a munkadarab négy oldalának megmunkálására Mérési és felügyeleti funkció Automatikus munkadarab (paletta) csere Magas automatizáltsági szint, rugalmasság, gyors alkalmazkodó képesség aváltozó gyártási feladathoz

Megmunkálóközpontok Megmunkálóközpontok A rugalmas gyártócellák és –gyártórendszerek alapját képezik Követelmények: Szerszámtár és szerszámcserélő rendszer elhelyezése a főorsó közelében A három lineáris tengelyt kiegészítő egy, vagy két forgó tengely (3D, 4D, 5D) A munkadarab cserét biztosító állandó asztalmagasság Gépmegoldások: Vízszintes főorsó elrendezésű megmunkáló központok Függőleges főorsó elrendezésű megmunkáló központok

Gyártócellák

Megmunkálóközpont Paletta tároló elrendezések Megjegyzés: Az 1. paletta a szerszámgépen van

Megmunkálóközpont Automatikus palettacsere

Megmunkálóközpont ISO szabvány szerinti paletta

Gyártócellák Számítógép vezérlésű induktív robotkocsik (Automatic Guided Vehicle, AGV) A szállítórendszer lehet: pályához (sínhez) kötött, padlón mozgó vagy függesztett, a munkadarabot közvetlen formában vagy palettán szállító.

Gyártócellák A számítógép vezérlésű induktív robotkocsik, amelyek általában a padlóba süllyesztett elektromos kábel indukciós jeleit érzékelve „tájékozódnak” (Automatic Guided Vehicle, AGV) megbízható és elsősorban nagy méretű, hosszú megmunkálási idejű egységekből álló rendszerek kedvelt szállító egységei. Pályájuk – a lefektetett útvonalon belül – szabadon programozható.

Gyártócellák Hátrányuk, hogy a szerszámgépek között viszonylag széles útvonalat igényelnek és a közvetlen paletta/munkadarab cseréhez pozicionálási pontosságuk csak kiegészítő egységekkel lehet elegendő.

Minden egy technikával Gyártócellák Robotkocsi (Automatic Guided Vehicle, AGV) Szortírozás Automatizálás Technika Állványstruktúra Minden egy technikával

Szerszámellátás, szerszámcserélők Megmunkálóközpontok Szerszámellátás, szerszámcserélők

Megmunkálóközpont Példák szerszámcserélőre

Gyártócellák Eszterga gyártócella (négy tengelyes) (MAZAK)

Gyártócellák Eszterga gyártócella (négy tengelyes) (MAZAK)

Gyártócellák Esztergáló Gyártócella REKARD

Gyártócellák Gyártócella tengelycsonk gyártásához BPW Szombathely

Gyártócellák Esztergáló gyártócella EMCO

Gyártócellák SZE Eszterga megmunkáló központ (Gildemeister) laborban 2008. május (négy tengelyes)

Gyártócellák Térportál kiszolgálású gyártócella

Gyártócellák Oktató gyártócella EMCO Concept Mill 105 marógéppel és Mitsubishi robottal

Rugalmas gyártórendszer A rugalmas gyártórendszer (FMS) több, egymással összekapcsolt szerszámgépből tevődik össze, a szerszámgépek különféle munkadarabokat - párhuzamosan - munkálnak meg. A gyártás folyamatosságát egy-egy egység átállítása nem zavarja meg. A gyártó egységeket (pl. a gyártó cellákat) közös irányító egység és munkadarab-, esetleg szerszám ellátó egység köti össze. A munkadarab továbbítás nem kötött ütemű, a szerszámgépek hozzáférése tetszőleges sorrendben történhet.

Rugalmas gyártórendszer A megmunkáló egységek egy sorban helyezkednek el, és a munkadarabok haladási útvonala az egyes megmunkáló egységek munkaterein át is vezethet (in line típus). Ha munkadarab áramlás fő útvonala a szerszámgépen kívül halad (off line típus), az egyes gépekhez jobb a hozzáférés.

Rugalmas gyártórendszer A rugalmas gyártó rendszerek irányítási rendszerének felépítésére többnyire a hierarchikus irányítás és az osztott intelligencia jellemző. A gyártórendszerek irányításának hierarchiája azt jelenti, hogy a döntések általában a legalacsonyabb szinten történnek, ott, ahol a szükséges információ rendelkezésre áll. Ugyanakkor magasabb szintekről bármely információ elérhető, például az NC vezérlés bármely regisztere lekérdezhető. Erre akkor kerül sor, ha egy alsóbb szintű döntést felül kell bírálni.

Rugalmas gyártórendszer A rugalmas gyártó rendszerben a gyártó cellák vezérlőit egy központi (folyamatirányító) számítógép irányítja, így valójában ez a számítógép irányítja az egész gyártási folyamatot. A rendszer működését irányító utasítások a folyamatirányító számítógépből indulnak a cellavezérlők felé. A cellavezérlők lebontják a kapott utasításokat a szerszámgép vezérlések számára végrehajtás céljára.

Rugalmas gyártórendszer Maguk a cellavezérlők is működőképesek, a folyamatirányító számítógép engedélyével vagy külső parancs hatására egymással is tudnak kommunikálni és egyszerű feladatokat végrehajtani. Az irányítási rendszerekben a rugalmas gyártó rendszert irányító, a cellavezérlő és raktári számítógépeket az intelligens vezérlőkkel (CNC, PLC, ROC, mérőgép vezérlők, belső anyagmozgatásban használt robotjárművek vezérlői, stb.) un. LAN (Local Area Network) hálózat kapcsolja össze.

Gyártási folyamatok automatizálása Köszönöm megtisztelő figyelmüket!